JP2011526212A - 帯状材料から精密打ち抜き部品を製作する方法と装置 - Google Patents

帯状材料から精密打ち抜き部品を製作する方法と装置 Download PDF

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Abstract

精密打ち抜き部品の外周に沿った不完全打ち抜きは、打ち抜きパンチ11および/または打ち抜きプレート5の特別に形成された打ち抜きエッジによって行われる。その際、精密打ち抜き部品1は少なくとも1つの部分的な接続部分において、帯状材料と相対的な高さ位置にある精密打ち抜き部品のほぼ上側平面または下側平面で、先ず最初は帯状材料2に材料結合的に接合された状態であるように、不完全打ち抜きが行われ、そして精密打ち抜き部品は帯状材料と共に、後続の離型段(エゼクタ)まで帯状材料の走行方向に移動させられ、この離型段において精密打ち抜き部品と帯状材料が、垂直方向の剪断力成分を加えずにかつ押し戻さずに、接続部分を破断することによって帯状材料の走行方向に対して垂直方向下方へ互いに分離され、この場合、離型された精密打ち抜き部品1が打ち抜きプレート9内の落下シュートを通って排出される。

Description

精密打ち抜き金型で精密打ち抜き部品を製作するための方法であって、この方法の場合、帯状材料がそれぞれ上側の打ち抜きプレートおよび下側の打ち抜きプレートと上側の打ち抜きパンチおよび下側の打ち抜きパンチからなる2つの金型部分の間で挟持され、打ち抜きが上側の打ち抜きパンチおよび下側の打ち抜きパンチと協働して不完全打ち抜きとして行われ、この場合、精密打ち抜き部品が金型の内室から帯状材料の走行方向に排出される。
本発明はさらに、帯状材料から精密打ち抜き部品を打ち抜くための少なくとも1個の打ち抜きプレートと打ち抜きパンチを備えている、帯状材料から精密打ち抜き部品を製作するための装置に関する。
特許文献1から、帯状材料から打ち抜き部品を押し出す少なくとも1個のパンチを用いて、金型、特に精密打ち抜き金型で打ち抜き部品を製作するための方法が知られている。この公知の方法の場合には、打ち抜き部品が、帯状材料から押し出された後で、この帯状材料によって排出部まで移動させられる。パンチは打ち抜き部品の押出しの際に打ち抜きプレート内の当て部材と協働する。この場合、当て部材は金型の開放時に打ち抜きプレートの上面まで打ち抜き部品を持ち上げ、帯状材料は打ち抜きプレートによって持ち上げられる。帯状材料は打ち抜きプレートから所定の間隔まで持ち上げられ、この間隔は少なくとも打ち抜き部品の厚さに相当する。
この公知の従来技術は、精密打ち抜き部品にとって不利である、帯状材料内への精密打ち抜き部品の押し戻しを回避するが、この利点は帯状材料の走行方向に対して垂直方向の、金型内室内での相対運動によって得られる。これは金型の完全開放を必要とすると共に、金型の構造を複雑にする。金型の完全開放は大きな開放ストロークを必要とし、それによってプレス行程の数が制限される。従って、この公知の従来技術は高速プレスには使用できない。
他の公知の解決策は、個別化装置(特許文献2参照)によってあるいは吹き付けによって打ち抜き部品を排出する。打ち抜き部品はしばしば帯状材料内に再び押し戻され、帯状材料と共に排出される。このような押し戻しは、精密打ち抜きによって達成される高い打ち抜き品質が著しく低下するという欠点がある。滑らかに打ち抜かれた機能面の粗さと機能面の許容精度は、元の打ち抜き方向と反対方向に押し戻すことによっておよび押し出しによって、著しい質の低下を受ける。
特許文献3により、板状の材料帯から打ち抜き部品を打ち抜くための方法が知られている。この方法の場合、第1の打ち抜き過程において、打ち抜き部品がその外周に沿って材料帯に連結されたままであり、第2の作業ステップにおいて半製品が主パンチによって仕上げ打ち抜きされる。
この公知方法の場合にも、金型を完全に開放しなければならない。これはプレス行程の数を制限することになり、低速のプレスの使用に制限される。
独国特許出願公開第102004032826A1号明細書 独国特許出願公開第2748228A1号明細書 特開平11309522A号公報(JP11309522A)
この従来技術において、本発明の根底をなす課題は、帯状材料と精密打ち抜き部品との間の垂直な相対運動が完全に回避され、装置の必要な開閉ストロークが短縮され、装置の構造が簡単であると共に高速プレスでの使用が可能であり、そして精密打ち抜き部品の機能面が損傷しないように、精密打ち抜き部品を製作するための方法と装置を改良することである。
この課題は、請求項1の特徴を有する冒頭に述べた種類の方法によっておよび請求項9の特徴を有する装置によって解決される。
方法と装置の有利な実施形態は従属請求項から明らかである。
本発明に係る解決策は、不完全打ち抜きが、打ち抜きパンチおよび/または打ち抜きプレートの特別に形成された打ち抜きエッジによって、精密打ち抜き部品の外周に沿って行われ、その際精密打ち抜き部品が少なくとも1つの部分的な接続部分において、帯状材料と相対的な高さ位置にある精密打ち抜き部品のほぼ上側平面または下側平面で、先ず最初は帯状材料に材料結合的に接合された状態であるように、上記不完全打ち抜きが行われ、そして精密打ち抜き部品が帯状材料と共に、後続の離型段(エゼクタ)まで帯状材料の走行方向に移動させられ、この離型段において精密打ち抜き部品と帯状材料が、垂直方向の剪断力成分を加えずにかつ押し戻さずに、精密打ち抜き部品を破断することによって帯状材料の走行方向に対して垂直方向下方へ互いに分離され、この場合離型された精密打ち抜き部品が打ち抜きプレート内の落下シュートを通って排出されることを特徴とする。
本発明に係る方法では、精密打ち抜き部品がその外周の約80〜90%だけ帯状材料から完全に打ち抜かれる。精密打ち抜き部品と帯状材料との間には、個々の接続領域または接続個所が存在する。
精密打ち抜き部品は不完全打ち抜きの後で、特に2つ以上の接続部分によって帯状材料に保持される。その際、この接続部分は、後の破断の際に精密打ち抜き部品の重要な機能面の領域内に位置することにならないように配置されている。
帯状材料と精密打ち抜き部品との間の接続個所は、使用される精密打ち抜きプレスの運動と関連して、打ち抜きパンチおよび/または打ち抜きプレートの打ち抜きエッジの特別な形成によって生じる。この精密打ち抜きプレスは帯状材料の厚さの変動に関係なく、重要な両打ち抜きエッジの常に同じ垂直方向位置に移動する。
打ち抜きプレートの収容部にはダイインサートが交換可能に挿入され、打ち抜きエッジに沿って部分的に形成された面取り部を有する打ち抜きパンチがダイインサートに付設されている。
これは、ダイインサートが端面の再研磨によって複数回使用可能であり、再研磨によって生じる、ダイインサートの高さの低下または素材損失が、収容部に挿入される1個または複数の台によって容易に補償可能であるという特別な利点を有する。これは交換部品の管理において経済的な利点をもたらす。
ダイインサートは、その外周に沿って収容部内で均一に付勢されて保持され、打ち抜きプレートの台板から突出している。この突出により、ダイインサートは装置の閉鎖時に、台板を係合させずに、帯状材料をパンチ上で、すなわち、所定の個所で点状に挟持固定することができる。換言すると、従来一般的であった、上側部分と下側部分との間での帯状材料の面状の挟持が回避される。その結果、帯表面に準備された精密打ち抜きオイルが面状の押圧によって不意に分配されることがなく、そして打ち抜き時にもはや十分に供されないという他の利点がある。
ダイインサートにおける精密打ち抜き特有の挟持力の集中はさらに、精密打ち抜き部品における滑らかな断面の切断面の発生が補助されるという利点がある。
エゼクタによって精密打ち抜き部品に加えられるばね力により、精密打ち抜き部品とダイインサートは金型の開放時に切断を生じることなく確実に保持される。
帯状材料から分離された精密打ち抜き部品は離型の後で、打ち抜きプレート内の落下シュートを通って、帯状材料の走行方向に対して垂直方向下方に排出される。
本発明に係る装置は、簡単かつコンパクトに構成され、上側部分と下側部分の開閉のために必要なストロークが非常に短くなるという大きな利点がある。これは、打ち抜きプレートの収容室内に、均一な付勢力を受けて摩擦連結的に保持されたダイインサートが配置され、このダイインサートに打ち抜きパンチが付設され、ダイインサートおよび/または打ち抜きパンチの打ち抜きエッジが、帯状材料から精密打ち抜き部品を不完全に打ち抜くための、部分的に形成された面取り部を備え、ダイインサートが打ち抜きプレートに対して、帯状材料をプレスプレートまたは案内プレートに部分的に挟持するための高さのずれを有し、この高さのずれにより、精密打ち抜き部品と帯状材料が打ち抜き後、少なくとも1つの部分的に接続部分によって材料結合的に接続された状態であることと、垂直方向の剪断力成分を接続部分に伝達しないで、帯状材料から少なくとも1つの部分的な接続部分を破断するためのエゼクタが離型段に設けられ、分離された精密打ち抜き部品を帯状材料の走行方向に対して下方へ排出するための落下シュートが打ち抜きプレート内に設けられていることによって達成される。
ダイインサートおよび/または打ち抜きパンチの打ち抜きエッジの特別な形成は、部分的に形成された面取り部からなり、この面取り部は長さおよび/または幅および/または傾斜が異なっていてもよく、ダイインサートおよび/または打ち抜きパンチの打ち抜きエッジが相応して中断しているので、精密打ち抜き部品は帯状材料から完全に打ち抜かれず、帯状材料と相対的な高さ位置にある精密打ち抜き部品のほぼ上側平面または下側平面で、帯状材料の部分的な接続部分に材料結合的に接合された状態である。
帯状材料と精密打ち抜き部品からなる複合体の搬送のために必要である、装置の内室内の自由空間は、ダイインサートが打ち抜きプレートに対して高さ方向にずれていることによって得られる。この高さ方向のずれは、材料厚さだけ下方に突出しまだ帯状材料に接続されている精密打ち抜き部品のための必要なスペースが確保されるように採寸され、それによって精密打ち抜き部品が垂直方向に押し戻されることもないし、他の方法で移動することもない。
打ち抜きプレートから突出するダイインサートは、帯状材料の挟持時に、打ち抜き形状の周りにおいて、精密打ち抜き特有の挟持力の集中を可能にする。これは、精密打ち抜き部品の分離面の質を改善することができるという利点がある。
ダイインサートは交換可能であり、再研磨の後で複数回使用可能である。再研磨によって生じる、ダイインサートの高さの低下または素材の損失は、ダイインサートの下方の収容室内に配置された異なる厚さの台によってきわめて簡単に補償可能であり、ダイインサートの素材を有効利用する、柔軟性があって低コストの交換部品管理を可能にする。
さらに、帯表面の走入側に蓄えられた精密打ち抜き過程用潤滑剤が、帯状材料の挟持時に完全に押しのけられないという利点がある。というのは、帯状材料の点状の挟持が打ち抜き形状の周りで行われ、従来一般的であった、装置の上側部分と下側部分との間での帯状材料の面状の挟持を行わないからである。
プレスラム内に配置されかつばねセットによって付勢された押出し部材が打ち抜きパンチに付設され、この押出し部材は金型の開放時、すなわち、プレスラムの後退時に、ばねセットの減張によって、帯状材料からの少なくとも1つの接続部分の切断を防止する。
本発明に係る方法と本発明に係る装置は、開閉ストロークが小さいという特徴があるので、高いタクト数と高い出力が達成可能であり、それによって高速プレスの使用が可能になる。
他の効果および詳細は、添付の図に関連する次の説明から明らかである。
次に、実施形態に基づいて本発明を詳しく説明する。
本発明に係る方法の経過を示す簡単化した概略図である。 本発明に係る方法の経過を示す簡単化した概略図である。 本発明に係る方法の経過を示す簡単化した概略図である。 本発明に係る方法の経過を示す簡単化した概略図である。 一方では精密打ち抜き部品と帯状材料との間の接続部分の形状と、他方ではダイインサートと打ち抜きパンチの形状を示す断面図である。 帯状材料からの接続部分の切断を防止するための本発明に係る装置の断面図である。
本発明に係る方法によって、精密打ち抜き部品1、特に自動車座席用固定部品が帯状材料2から製作される。しかしながら、本発明に係る方法はこのような部品に限定されるものではなく、部品は他の幾何学的形状を有していてもよい。
図1aは、帯状材料2を挿入した本発明に係る装置を示し、この装置は上側の金型部分3と下側の金型部分4が開放した状態にある。下側の金型部分4には打ち抜きプレート5が属し、この打ち抜きプレートはダイインサート7を収容するための収容室6を有する。この場合、打ち抜きプレート5は台板8に密着して載っている。ダイインサート7は図1aでは管状のインサートとして示してあるが、複雑な他の形をしていてもよい。ダイインサート7はその外周において、例えば、図示していないボルト止め部によって、均一に付勢されて打ち抜きプレート5に保持されている。それによって、打ち抜き時に発生する力をダイインサート7によって確実に受け止めることができる。従って、ダイインサート7は打ち抜きプレート5の収容室6から取り外して、必要時には適切に再研磨することができる。再研磨によるダイインサート7の高さの低下は、打ち抜きプレート5の収容室6に挿入された台8によって補償される。異なる厚さを有する台8が準備されるので、再研磨の大きさに応じて、異なる高さ低下を補償することができ、ダイインサート7は再び元の高さ位置に達する。
ダイインサート7は打ち抜きプレート5に対して高さのずれHを有するので、ダイインサート7は打ち抜きプレート5のレベルよりも明らかに高い位置にある。この高さのずれHは、それが帯状材料2の材料厚さにほぼ一致するように採寸される。本発明に係る装置の上側の金型部分3と下側の金型部分4は、つながった精密打ち抜き部品1を有する挿入された帯状材料2がその走行方向Rにおいて十分なスペースを有するまで開放される。
下側の打ち抜きプレート5内には、帯状材料2の走行方向Rに対してほぼ垂直方向下方に精密打ち抜き部品1を排出するための落下シュート9が、ダイインサート7の前方に配置されている。
ダイインサート7には、帯状材料2から精密打ち抜き部品1を打ち抜くための上側金型部分3の打ち抜きパンチ11が付設され、そして落下シュート9にはエゼクタ12が付設されている。
上側の金型部分3には、プレスプレートまたは案内プレート10が属する。このプレスプレートまたは案内プレートの中を、少なくとも1個の打ち抜きパンチ11と少なくとも1個のエゼクタ12が案内されている。
図1bは、ダイインサート7と案内プレート10との間に帯状材料2を挟持する、閉じた金型上側部分3と金型下側部分4を示している。この挟持が打ち抜き形状の周りで行われるので、精密打ち抜き特有の挟持力が狭い領域に集中する。これは精密打ち抜き部品1における滑らかな打ち抜き分離面の発生を補助する。打ち抜きプレート5よりも高いところにあるダイインサート7により、打ち抜きプレート内に配置された潤滑ポケット13は、帯状材料2の挟持状態でも影響を受けない。従って、ポケット内の貯蔵潤滑剤が精密打ち抜き作業のためにのみ供される。
図1cは本発明に係る方法の作業段階を示し、この作業段階では打ち抜きパンチ5が帯状材料2の不完全な全体打ち抜きを行い、精密打ち抜き部品1はその外周の約80〜90%だけ打ち抜かれている。その際、図2が参照される。図2では、精密打ち抜き部品1が打ち抜き後、例えば、狭い接続部分14のところで、帯状材料2に材料結合的に接続された状態である。
不完全な打ち抜きは、使用される精密打ち抜きプレスの運動と関連して、ダイインサート7および/または打ち抜きパンチ11の打ち抜きエッジ15の適切な準備によって達成される。この精密打ち抜きプレスは帯状材料の厚さの変動に関係なく常に、ダイインサート7と打ち抜きパンチ11の打ち抜きエッジの同じ垂直位置に移動する。
ダイインサート7の打ち抜きエッジ15は、例えば、そのエッジ延長方向に沿って、1つまたは複数の面取り部16によって中断可能である。この面取り部の幅および/または長さおよび/または傾斜を変更することはもちろん、本発明に係る解決策に含まれる。この変更は大きさ、形状に従っておよびダイインサート7および/または打ち抜きパンチ11における面取り部の分配に従っておよび帯状材料の厚さおよび品質に従っておよび精密打ち抜き部品1の接続個所の半径方向と軸方向の許容形状誤差に従って行われる。これはダイインサート7の寸法h、iと打ち抜きパンチの寸法l、kによって明示してある。これはダイインサート7内への打ち抜きパンチ11の割り込み深さTについても当てはまる。
図1dには、離型段のエゼクタ12が精密打ち抜き部品1と帯状材料2との間の接続部分14を、剪断力を加えずに分離し、精密打ち抜き部品1が帯状材料2の走行方向Rに対して垂直方向下方に落下シュート9を通って排出されることが示されている。接続部分14はエゼクタ12によってほとんど損傷しないように破断される。接続部分14が、精密打ち抜き部品1の機能面上に位置しないように、精密打ち抜き部品1の外周に分配されると有利である。
帯状材料1は打ち抜き作業の後で、接続された精密打ち抜き部品1と共に、1つの結合体を形成する。この結合体は、本発明に係る装置の開放状態で、垂直方向に相対運動しないで、離型段まで走行方向Rに搬送可能である。というのは、ダイインサート7よりも低い位置にある打ち抜きプレート5によって、帯状材料2のほぼ材料厚さだけ下方に突出する精密打ち抜き部品1のために十分なスペースが存在するからである。これは、本発明に係る装置の必要開放ストロークを小さくすることができ、それによってタクト数を大幅に高めることができるというきわめて大きな利点をもたらす。これにより、高速プレスの使用が可能になる。
図3は、帯状材料2の接続部分14の切断を防止し、金型の開放時の帯状材料2内への精密打ち抜き部品1の押し戻しを防止するための本発明に係る装置の断面を示している。この装置は特に、エゼクタの力が小さい部品にとって有利である。
打ち抜きパンチ11には押出し部材20が付設され、この押出し部材は押圧ピン21を介して当て力FHGによって付勢される。
プレスラム17内には挿入リング18が収容されている。この挿入リング内にはばねセット19が配置されている。このばねセットは液圧当て力FGHの方向に作用し、それによってこの当て力を補助する。プレスラムの後退の際、すなわち、金型の開放の際、ばねセット19が減張可能であるので、精密打ち抜き部品1と帯状材料2との間の接続部分14は損傷しない、すなわち、切断されることなく打ち抜きプレートから押し出されることができる。打ち抜きパンチ11と案内プレート10はこの段階中その高さ位置にとどまったままである。それによって、帯状材料2内への精密打ち抜き部品1の押し戻しが防止される。
1 精密打ち抜き部品
2 帯状材料
3 上側の金型部分
4 下側の金型部分
5 打ち抜きプレート
6 5内の収容室
7 ダイインサート
8 台
9 落下シュート
10 プレスプレートまたは案内プレート
11 打ち抜きパンチ
12 エゼクタ
13 潤滑ポケット
14 接続部分
15 打ち抜きエッジ
16 面取り部
17 プレスラム
18 挿入リング
19 ばねセット
20 押出し部材
21 押圧ピン
GH 当て力
H 高さのずれ
T 割り込み深さ
R 帯状材料2の走行方向
h、i 7の面取り部16の寸法
l、k 12の面取り部16の寸法

Claims (13)

  1. 精密打ち抜き金型で精密打ち抜き部品を製作するための方法であって、帯状材料がそれぞれ上側の打ち抜きプレートおよび下側の打ち抜きプレートと上側の打ち抜きパンチおよび下側の打ち抜きパンチからなる2つの金型部分の間で挟持され、打ち抜きが上側の打ち抜きパンチおよび下側の打ち抜きパンチと協働して不完全打ち抜きとして行われ、精密打ち抜き部品が金型の内室から帯状材料の走行方向に排出される、方法において、
    不完全打ち抜きが、打ち抜きパンチおよび/または打ち抜きプレートの特別に形成された打ち抜きエッジによって、精密打ち抜き部品の外周に沿って行われ、その際、精密打ち抜き部品が少なくとも1つの部分的な接続部分において、帯状材料と相対的な高さ位置にある精密打ち抜き部品のほぼ上側平面または下側平面で、先ず最初は帯状材料(2)に材料結合的に接合された状態であるように、前記不完全打ち抜きが行われ、そして精密打ち抜き部品が帯状材料と共に、後続の離型段(エゼクタ)まで帯状材料の走行方向に移動させられ、この離型段において精密打ち抜き部品と帯状材料が、垂直方向の剪断力成分を加えずにかつ押し戻さずに、精密打ち抜き部品を破断することによって帯状材料の走行方向に対して垂直方向下方へ互いに分離され、この場合、離型された精密打ち抜き部品が打ち抜きプレート内の落下シュートを通って排出されることを特徴とする方法。
  2. 精密打ち抜き部品がその外周の約80〜90%だけ帯状材料から完全に打ち抜かれることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 精密打ち抜き部品が不完全打ち抜きの後で、少なくとも1つ、特に2つ以上の接続部分によって帯状材料に保持されることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  4. 打ち抜きエッジに沿って部分的に形成された面取り部を有する、打ち抜きプレートの収容部に交換可能に挿入することができるダイインサートと、このダイインサートに付設された打ち抜きパンチとが、特別に形成された打ち抜きエッジとして使用されることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  5. ダイインサートが端面の再研磨によって複数回使用可能であり、再研磨によって生じる、ダイインサートの高さの低下または素材損失が、打ち抜きプレートの収容部に挿入される1個または複数の台によって補償されることを特徴とする請求項1または4に記載の方法。
  6. ダイインサートが、精密打ち抜き部品の形状に適合した形により、その外周に沿って均一に付勢されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. 上側の金型部分と下側の金型部分との間における帯状材料の挟持が、ダイインサートだけによって行われることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 精密打ち抜き部品と帯状材料が、金型を開放する際に切断されないように、エゼクタ(12)によって加えられるばね力によって保持されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  9. 帯状材料から精密打ち抜き部品を打ち抜くための少なくとも1個の打ち抜きプレートと打ち抜きパンチを備えている、帯状材料から精密打ち抜き部品を製作するための装置において、
    打ち抜きプレート(5)の収容室(6)内に、均一な付勢力を受けて摩擦連結的に保持されたダイインサート(7)が配置され、このダイインサートに打ち抜きパンチ(11)が付設され、ダイインサート(7)および/または打ち抜きパンチ(11)の打ち抜きエッジ(15)が、帯状材料(2)から精密打ち抜き部品(1)を不完全に打ち抜くための、部分的に形成された面取り部(16)を備え、ダイインサート(7)が打ち抜きプレート(5)に対して、帯状材料(2)をプレスプレートまたは案内プレート(10)に部分的に挟持するための高さのずれ(H)を有し、この高さのずれにより、精密打ち抜き部品(1)と帯状材料(2)が打ち抜き後、少なくとも1つの部分的な接続部分(14)によって材料結合的に接続された状態であることと、垂直方向の剪断力成分を接続部分に伝達しないで、帯状材料から少なくとも1つの部分的な接続部分(14)を破断するためのエゼクタ(12)が離型段に設けられ、分離された精密打ち抜き部品を帯状材料の走行方向に対して垂直方向下方へ排出するための落下シュート(9)が打ち抜きプレート(5)内に設けられていることを特徴とする装置。
  10. 面取り部(16)が異なる長さおよび/または幅および/または傾斜を有することを特徴とする請求項9に記載の装置。
  11. ダイインサート(7)が交換可能であることを特徴とする請求項9に記載の装置。
  12. ダイインサートの再研磨の際に生じる素材損失および高さの低下を補償するために、異なる厚さを有する、ダイインサート(7)の下方の収容室(6)内に配置された1個または複数の台(8)が設けられていることを特徴とする請求項9に記載の装置。
  13. プレスラム(17)内に配置されかつばねセット(19)によって付勢された押出し部材(20)が打ち抜きパンチ(11)に付設され、この押出し部材が金型の開放時、すなわち、プレスラム(17)の後退時に、ばねセット(19)の減張によって、帯状材料(2)からの少なくとも1つの接続部分(14)の切断を防止することを特徴とする請求項9に記載の装置。
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